DE196241C

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Publication number: DE196241C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 13«. GRUPPE

CLAUDE ALBEMARLE BETTINGTON

in JOHANNESBURG, Transvaal.

Dampfkessel mit stehenden Wasserrohren. Patentiert im Deutschen Reiche vom 8. September 1906 ab.

Die Erfindung betrifft einen Dampfkessel mit stehenden Wasserrohren und besteht darin, daß bei einem solchen Kessel die Verbrennung des Brennstoffes in einer oben geschlossenen Kammer sich vollzieht, in der die Verbrennungsgase gezwungen werden, sich zunächst aufwärts und dann abwärts zu bewegen, ehe sie aus der Kammer unten entweichen und dann erst in Berührung mit

ίο den Wasserrohren kommen. Hierdurch wird eine günstige Verbrennung und hohe Wärmeentwicklung erzielt, so daß die Anlage sich insbesondere' -zur Verfeuerung von Kohlenstaub und flüssigem Brennstoff eignet.

Zweckmäßig ist die Anordnung derart getroffen, daß die stehenden Röhren die Verbrennungskammer in · mehreren Reihen umgeben, wobei die Zufuhr des Brennstoffes zu der entsprechend zylindrisch oder prismatisch gestalteten Verbrennungskammer in der Mitte erfolgt. Die Wasserröhren und die Züge für die Verbrennungsgase werden- vorteilhaft derart angeordnet, daß letztere nach Verlassen der Verbrennungskammer auf ihrem Wege nach außen hin aufwärts und abwärts an den Röhren entlang ziehen, während der Wasserumlauf fortgesetzt in entgegengesetzter Richtung von den äußeren Teilen des Kessels nach dessen Mitte hin stattfindet.

Fig. ι zeigt teils in Ansicht, teils im Längsschnitt den neuen Kessel mit Speisewasservorwärmer und Luftanwärmer, wobei die Verbrennungskammer für festen, pulverförmigen, flüssigen oder auch gasförmigen Brennstoff verwendbar ist.

Fig. 2 zeigt den Grundriß desselben Kessels mit einem durchgehenden Dampf- und Wasserraum und der inneren Reihe der oberen Kopfstücke für die Wasserrohren. An dem abgebrochenen Teil ist ein abnehmbarer Abschnitt des Kopfstückes für die Dampf- und Wasserrohren gezeigt.

Fig. 3 zeigt den Grundriß mit dem Brennstoffzuführungsrohr , dem Wasserzuleitungsrohr und dem Abbläserohr sowie mit dem Eisen zum Tragen des Kessels.

Fig. 4 zeigt einen Teil des Kessels im Grundriß mit Kopfstücken und Verschlußkappen.

Fig. 5 ist ein lotrechter Schnitt der in Fig. 4 gezeigten Einrichtung.

Fig. 6 zeigt den lotrechten Schnitt einer Abart des Kessels, bei welchem die Verbrennungskammer mit einem Gewölbe abgedeckt ist, ein Vorwärmer nicht vorgesehen ist und die Gase schließlich aus dem Kessel oben anstatt unten abziehen.

Fig. 7 zeigt eine weitere Äusführungsform des Kessels im Höhenschnitt, bei welchem der Feuerraum durch eine zusammengesetzte Decke abgedeckt ist. Der Schlammsammler ist kugelförmig ausgebildet und umgibt das Zuführungsrohr für die Verbrennungsgase, unterhalb dessen eine öldüse sich befindet. Im Tnnern des Kessels sind Röhren angeordnet, welche den Feuerraum umgeben, um

dessen Temperatur möglichst niedrig zu halten. Ein Vorwärmer ist nicht vorgesehen, das äußere Gehäuse dient als Luftanwärmer.

Fig. 8 stellt den Höhenschnitt einer weiteren Ausführungsform dar, bei welcher der Feuerraum eine besondere Form besitzt.

Fig. 9 zeigt einen Schnitt nach der Linie io-io der Fig. 8 unter Fortlassung der Röhren BK

ίο Fig. io bis 13 zeigen Zusammenstellungen von Wasserröhren mit widerstandsfähiger

- Masse zur Bildung der Wände der Verbrennungskammer.

Bei dem neuen Wasserröhrenkessel soll die ganze strahlende Wärme ausgenutzt werden, und die einzelnen Kesselteile sind so angeordnet, daß vom mittleren Teil, also von dort, wo die stärkste Hitze vorhanden, ein allmählicher Abfall der Temperatur nach den Umschließungswänden hin in allen Richtungen sich ergibt. Der Brennstoff wird der Verbrennungskammer C mittels des Zerstäubers und Bläsers G durch das Rohr F zugeführt, oder wenn öl oder Gas von einem besonderen Behälter zugeleitet >wird, wird es zweckmäßig mittels einer Düse von unten eingeführt. In der Verbrennungskammer mischt sich der Brennstoff mit der Luft zur Unterhaltung der Verbrennung.

Der rings umlaufende Dampf- und Wasserbehälter A besteht nach Fig. 1 und 2 aus sechs Teilen, die durch Bogenstücke α miteinander verbunden sind. Auch die Wasserröhren B\ B² und -B³ sind in sechs Gruppen geteilt, von denen eine jede aus vier Doppelreihen besteht. Die dritte B² dieser Doppelreihen ist mit dem Dampf- und Wasserbehälter A durch sechs abwärts gerichtete Stutzen b und durch die Kopfstücke H² verbunden. Die äußerste oder vierte Doppelreihe B¹ wird von unten durch das Einlaßrohr M¹ mit Wasser gespeist und steht oben über die Kopfstücke H¹ und H₂ hinweg mit der dritten Doppelreihe B² in Verbindung. Durch die Stutzen b stehen mithin auch die Röhren B¹ mit dem Dampf-, oder Wasserbehälter A in Verbindung. Unten stehen die Kopfstücke H* und /Z⁵ miteinander und letzteres noch mit dem Kopfstück H^e in Verbindung. Die Verbindung der Kopfstücke miteinander geschieht durch ein Rohrstück 4 (Fig. 5). Das in den Röhren B² abwärts .fließende Wasser gelangt in das Kopfstück H⁵ und teilweise in das Kopfstück H^&. Aus diesen Kopfstücken gelangt das Wasser in die Röhren B³, steigt in diesen auf und gelangt durch die Verbindungsrohre K und das Sammelrohr / in den Dampfund Wasserbehälter A.

Das Speisewasserrohr M (Fig. 3) wird durch das Rohr M) gespeist, und das Wasser gelangt durch sechs Kanäle nach den sechs Rohrgruppen. Die Abblaserohre O finden ihren Anschluß an die unteren Kopfstücke H⁶ ■ an der inneren Seite jeder Rohrgruppe. Die Umfassungswand E der Verbrennungskammer besteht aus einer gegen Hitze widerstandsfähigen Masse und ist im Querschnitt zylindrisch oder sechseckig gestaltet. Diese Wand schützt die benachbarten Wasserröhren und wird ihrerseits wieder durch die Wasserröhren.gekühlt und geschützt. Sie kann aus zwei Schichten bestehen, wobei die innere als Ausfütterung dient, während die andere verhältnismäßig dick ausgeführt wird, oder sie kann auch nur aus einer Schicht gebildet sein (Fig. 7 bis 9). Am unteren Ende ist die Wand nach hinten abgesetzt, so daß die flüssige Schlacke in den Schlackenraum X abtropfen kann, ohne die Öffnung, durch welche die heißen Gase in den Röhrenraum ziehen, zu verstopfen.

Bei den in Fig. 1 und 6 gezeigten Ausführungsformen sind Fieldröhren B¹ entweder an das Sammelrohr / oder an die Verbindungsrohre K gehängt, können aber auch fortfallen.

Zwischen den äußersten Doppelreihen B¹ und den Röhrenreihen B'¹ sind Leitungswände E¹ (Fig. 1) angebracht, die zusammen eine sechsseitige Wand bilden und nahe bis zur Decke reichen. Diese Wände und die Wände E teilen den Kessel in drei miteinander zusammenhängende Kammern. Die mittlere Kammer C steht mit der sie umgebenden gleichachsigen Kammer am unteren Ende der Wände E in Verbindung, und die letztere Kammer ist oben mit der äußeren gleichachsigen Kammer verbunden. An diese letztere schließen sich unten die Abzüge P zum Schornstein an. Das Ganze kann mit einem Mantel S umgeben sein, durch welchen die Verbrennungsluft zieht, um vorgewärmt zu werden. Die zusammengesetzte Decke besteht aus den Verbindungsrohren K, zwischen welchen Mauerwerk aus feuerfester Masse eingebaut ist:

Die oberen Kopfstücke für die Röhren sind im wesentlichen ebenso wie die unteren gestaltet, sie sind gemäß Fig. 4 und 5 mit Verschlußkappen 2, mit Stehbolzen 1 und drei- no armigen Befestigungsbügeln 3 ausgestattet. Durch die Anordnung von Kappen 2 mit nur einem Bolzen 1 und einem Klemmbügel 3 wird die Verwendung von zwei Verbindungsstücken für jede Kappe unnötig.

Der Betrieb des Kessels ist folgender: Nachdem der Kessel durch das Speiserohr M¹ mit Wasser etwa bis zur Hälfte des oberen Dampf- und Wasserbehälters angefüllt worden ist, wird der vereinigte Zerstäuber und Bläser G in Bewegung gesetzt, so daß der Brennstoff, z. B. weiche Kohle, von einem

nicht dargestellten Trichter durch die Öffnung Sⁱ zusammen mit Luft angesaugt wird. Durch Einstellen der Klappe V² kann das Mischungsverhältnis derart geregelt werden, daß eine vollständige Verbrennung erreicht wird. Die Luft kann der Umgebungsluft entnommen oder durch ein besonderes Rohr S² (Fig. 6 und 8) zugeführt werden. Der mit Luft gemischte Brennstoff wird durch das

ίο Rohr F der Verbrennungskammer zugeführt und hier aufwärts getrieben. Beim ersten Eintreiben des Brennstoffes ist die Verbrennungskammer noch kalt. Der Brennstoff kann durch Einleiten eines entzündeten Öl-Strahles in Brand gesetzt werden . (Fig. 7). Die Verbrennungsgase steigen in der Verbrennungskammer hoch und treffen gegen ihre Decke, "die zum Teil durch das Rohr / gebildet wird. Von hier wenden sich die Gase abwärts und streichen an. der Wand E entlang, bis sie die Verbindungsöffnung nach der folgenden Kammer erreichen, in der sie die Wasserröhren umstreichen. Bei dieser Aufwärtsbewegung· streichen sie auch an den Stutzen entlang und ziehen dann über die obere Kante der Leitungswände ü'¹ hinweg in die nächstfolgende Kammer und in dieser abwärts, wobei sie wieder die Wasserröhren umspülen. Aus dieser Kammer gelangen die Verbrennungsgase in die Abzugsrohre B und streichen hier an der Wandung der Luftkammer S entlang.

Aus vorstehendem erhellt, daß die Verbrennungsgase nicht nur eine auf- und niedersteigende, sondern auch eine radiale Bewegung aus der mittelsten Zone stärkster Hitze nach außen besitzen, wobei allmählich ihre Temperatur abnimmt.

Sie bewegen sich dabei im Gegenstrom zum Wasser, da dieses bei Ai¹ eintritt und durch das Rohrsystem M (Fig. 3) zufließt, dann durch die Verbindungsrohre b² in die Vorwärmerröhren B¹ und bis in die Kopfstückei¹/¹ aufsteigt, von hier in die Kopfstücke H² übergeht und zusammen mit Wasser aus dem Behälter A durch die Röhren B² ,wieder abwärts in die unteren Kopfstücke Hⁱ steigt, aus welchen es in die Kopfstücke H^h und H⁶ übertritt, um aus diesen durch die Röhren Β^Ά aufwärts nach den oberen Kopfstücken H³ zu gelangen. Aus den Kopfstücken H^s gelangt das Wasser durch die Verbindungsrohre K und das Sammelrohr / in den Dampf- und Wasserbehälter A.

Innerhalb der Abfallröhren B² wird zwar auch Dampf entwickelt, jedoch mit. dem umlaufenden Wasser nach den unteren Kopfstücken H^ mitgerissen werden, von welchen er mit dem Wasser zusammen in die nächsten Röhrenreihen übertritt. Der größte Teil des Wassers gelangt in die inneren Kopfstücke H⁶, so daß die sich anschließenden Röhren, welche die stärkste Hitze empfangen, voll mit Wasser gefüllt werden.

Das Sammelrohr I schließt sich an den Dampf- und Wasserbehälter A an einer Stelle an, welche dem Dampfauslaß R gegenüberliegt, so daß der Dampf einen langen Weg in dem Sammelrohr zu durchströmen hat und genügende Zeit findet, das Wasser abzuscheiden, welches aus dem Behälter A wieder durch die Stutzen b abwärts fließt, um den Kreislauf zu wiederholen, wobei der Teil des Wassers, welcher in Dampf verwandelt ist, durch aus M¹ kommendes Speisewasser ersetzt wird.

Die an das Sammelrohr / gehängten Fieldröhren £⁴ tragen zur Dampfentwicklung bei, während sie von den heißen Gasen' Wärme aufnehmen und somit die Wandungen E gegen Verbrennung schützen helfen.

Die beschriebene Anordnung der Wasserröhren in Abteilungen ermöglicht es, mit geringem Zeitaufwand einzelne Abteilungen zu entfernen und durch andere zu ersetzen.

Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform des Kessels ist der Schlammsammler oder Wassermantel für das Zuführungsrohr F-kugelförmig gestaltet und füllt den Aschenraum beinahe aus, wodurch die ausstrahlende Wärme, soweit sie abwärts gerichtet ist, aufgefangen wird. Die Abfall- und Verdampfungsröhren sind mit dem Schlammsammler durch Röhren L verbunden, die einen Ausgleicher bilden. Das Ganze ist wieder von einem. Luftmantel S umschlossen, von welchem ein Abfallrohr S¹ nach dem Zerstäuber und Bläser G führt. Letzterer kann auch mit der Außenluft durch den Stutzen S² verbunden sein; auch kann gewünschtenfalls brennbares Gas oder ein anderes Brennmittel durch den Stutzen 5* zugeführt werden.

Bei den in den Fig. 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen entweichen die benutzten Gase oben, während sie bei den in den Fig. 1 und 8 gezeigten Ausführungsformen unten entweichen.

Beim Kessel nach Fig. 7 ist ein Ölbehälter T vorgesehen, welcher in Verbindung mit einer Zerstäuberdüse T² für die anfängliche Entzündung oder gewünschtenfalls auch für den gewöhnlichen Betrieb steht.

Innere Umlaufsröhren b³ münden bei den Kesseln nach Fig. 7 und 8 einerseits in die Verbindungsrohre K, andererseits in den Schlammsammler D.

Die in der Fig. 8 gezeigte Ausführungsform eignet sich insbesondere als Schiffskessel. Die feuerfeste Wandung E² für den Herd erweitert sich nach oben um ein geringes und dient gleichzeitig zur Ausfütterung des von den Röhren b³ umschlossenen Raumes.

Sie hält den aufwärts steigenden Strom der Verbrennungsgase zusammen, bis er in den Raum C gelangt, wodurch ein bestimmter Zug für die einströmende Luft und den Brennstoff geschaffen wird. Aus dem Raum C bewegen sich die heißen Gase radial durch die Röhren b³ und steigen dann abwärts in den den Feuerherd umschließenden Raum. Der Brennstoff ■ und die Luft werden von

ίο unten eingeführt und steigen dann aufwärts durch das glühende Mauerwerk, wobei eine ununterbrochene Verbrennung erreicht wird. Bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform des Kessels ist oberhalb des Feuerherdes ein Mauergewölbe vorgesehen und die Fieldröhren J3* hängen an den Verbindungsrohren K und reichen bis in den unteren Teil des Feuerherdes. .

Zwischen den Vorwärmerröhren B¹ in Fig. 1 sind schraubenförmig Ablenkplatten W vorgesehen, wodurch der sich abwärts bewegende Strom der Verbrennungsgase in kreisende Bewegung versetzt wird. Ähnliche Ablenkplatten können auch zwischen den inneren Röhren angeordnet sein.

Gewünschtenfalls können die die Verbrennungskammer umgebenden Röhren nur in einer Reihe angeordnet sein, oder es kann auch eine beliebige größere Anzahl von Röhrenreihen verwendet werden, wobei entweder die gleiche Anzahl von Zügen für die Heizgase beibehalten oder auch eine größere Anzahl von Heizkammern angeordnet werden kann.

Claims

Patent-An Sprüche:

1. Dampfkessel mit stehenden Wasserrohren, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennung des Brennstoffes in einer oben geschlossenen Kammer sich vollzieht, in der die Verbrennungsgase gezwungen werden, sich zunächst aufwärts und dann abwärts -zu bewegen, ehe sie aus der Kammer unten entweichen und dann erst mit den Wasserrohren in Berührung kornmen.

2. Dampfkessel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Gase nach Verlassen der Verbrennungskammer auf ihrem Wege nach außen hin derart geleitet werden, daß sie aufwärts und abwärts an den Wasserrohren entlang ziehen, während der Wasserumlauf fortschreitend in entgegengesetzter Richtung von den äußeren Teilen des Kessels nach dessen Mitte hin stattfindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen